4.2 科学测量：玻璃的折射率 一、单选题 1．小戈老师在实验室做“测定玻璃的折射率”实验，他发现实验桌上有一块呈长方体的 透明厚玻璃砖，他还找来了一支激光笔、一块泡沫板、一张白纸、几颗大头针，就开 始做了。他操作时发现当大头针遮挡住细激光束时，大头针上会有耀眼光斑（如图甲 所示），此时按下大头针，就可在白纸上记下激光束经过的一个位置。请问小戈老师 要完成图乙所示光路至少需要几根大头针（　　） A．1 根 B．2 根 C．3 根 D．4 根 2．如上图所示为一梯形玻璃砖，A、B、C、D 为外表面四个顶点，将用“插针法”测此 玻璃砖的折射率，实验时操作较为规范的是 __________ A．可直接用手抓 AB、CD 所在的上、下侧面 B．用铅笔直接紧靠 CD 所在的面画边界线 C．移动玻璃砖应用手捏 A、D（或 B、C）所在的棱 D．只能用平行的 、 所在的上下侧面测折射率 3．某同学利用平行玻璃砖测量玻璃的折射率，按插针法步骤正确操作，借助刻度尺完 成了光路图。该同学有圆规，却没有量角器，他就以 O 点为圆心，15.00cm 为半径画 圆，分别交入射光线于 A 点，交直线 OOʹ 的延长线于 C 点。分别过 A、C 点作法线 NNʹ 的垂线交 NNʹ 于 B、D 点，如图所示。用刻度尺测得 AB=9.00cm，CD=6.00cm，则 说法正确的是（　　） ① 玻璃的折射率 n＝ 2 3 ②玻璃的折射率 n＝ 3 2 ③ 若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操作，则他测出的折射率会受到影响 ④ 若玻璃砖前后两面并不平行，按正确实验操作，则他测出的折射率不会受到影响 A．①③ B．②③ C．①④ D．②④ 4．甲，乙同学用插针法测定玻璃砖折射率的实验图景如图所示，他们按正确实验操作 各插了四枚大头针，其中大头针 a、b、c 的位置均相同，但最后一枚大头针的位置不 同，甲、乙分别插在 d，e 两处，下列说法正确的是（　　） A．实验中，入射角应小些 B．甲测得的玻璃砖折射率比乙的大 C．乙在插第四枝大头针时，使 e 挡住 a、b 的像和 c D．若入射角太大，光会在玻璃砖的下表面发生全反射 、bb� 5．在用插针法测定梯形玻璃砖的折射率的实验中，某同学在纸上画出的界面 aa� 与玻璃砖位置的关系如图所示，光从 aa� 射入玻璃砖，从 bb� 射出，该同学其他实验操 、bb� 作均正确，且均以 aa� 为界面画光路图，该同学测得的折射率与真实值相比（　 ） A．偏大 B．偏小 C．不变 D．无法确定 6．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图所示，对实验 中的一些具体问题，下列说法正确的是（　　） A．若 P1 、 P2 的距离较大时，通过玻璃砖会看不到 P1 、 P2 的像 B．实验中为方便操作可用玻璃砖代替尺子画线 C．为了减小作图误差， D．为减小测量误差， P1 P3 、 和 P2 P4 的距离应适当大一些 连线与玻璃砖界面法线的夹角越大越好 7．在用两面平行的玻璃砖测定玻璃折射率的实验中，其实验光路图如图所示，对实验 中的一些具体问题，下列说法正确的是（　　） A．为了减少作图误差， C 和 D 的距离应适当取大些 B 连线与玻璃砖界面的夹角应尽量取大一些 B．为了减少测量误差， A、 B 的距离较大时，通过玻璃砖会看不到 A、 B 的像 C．若 A、 D．若 A、 B 连线与法线 NN � A、 B a� 间夹角较大时，有可能在玻璃砖 一侧就看不到 的像 二、多选题 8．如图所示，在“测定玻璃砖折射率”的实验中，下列说法正确的是（　　） A．用手拿起玻璃砖时，应拿“光学面” B．使用玻璃砖的 BC、CD 两个侧面，加以合理操作，也可测得折射率 C．选用粗的大头针完成实验会减小实验误差 D．仅用毫米刻度尺也能计算玻璃砖的折射率 9．如图所示，用插针法测定玻璃的折射率。下列说法正确的是（ ） A．若选用两折射面不平行的玻璃砖，则无法进行实验 B．为了提高准确度， P1 与 P2 及 P3 与 P4 之间的距离应适当大些 C．若有多块平行玻璃砖可选，应选择两平行折射面距离较大的玻璃砖 D．入射角 1 再大，折射光线也不会在平行玻璃砖的下表面发生全反射 E.若光线垂直射入玻璃，则 生折射现象 P1 、 P2 、 P3 、 P4 会共线，这就说明光穿过玻璃砖时没有反 10．在测定玻璃的折射率时，实验室提供的是梯形玻璃砖，如图所示。下列说法正确 的是（　　） A．某小组没有量角器和圆规，仍然可测出玻璃砖的折射率 B．光线从上表面入射后，再从下表面射出，可能在下表面发生全反射 C．图甲法线画得与界面不垂直，测得的折射率比真实值偏小 D．图乙在放置玻璃砖时没有与 ab 和 cd 重合，测得的折射率比真实值偏大 三、非选择题 11．在通过“插针法”测量玻璃的折射率实验中： （1）如图甲所示为实验使用的长方体玻璃砖，实验时不能用手直接接触玻璃砖的____ ________（选填“磨砂面”或“光学面”）。 （2）关于该实验，有以下操作步骤： A．摆好玻璃砖，确定玻璃砖上、下边界 aa'，bb' B．任意画出一条入射光线，在光路上插上大头针 P1、P2 C．在确定 P3、P4 位置时，应使 P3 挡住 P1、P2 的像，P4 挡住_____________ D．在确定 P3、P4 位置时，二者距离应适当______（选填“近”或“远”），以减小误差 （3）如图乙所示，过 P3、P4 作直线交 bb'于 O'，过 O'作垂直于 bb'的直线 NN'，连接 OO'。用量角器测量图乙中角 α 和 β 的大小，则玻璃的折射率 n=_________。 （4）如图为小薇同学实验获得的大头针位置，请帮助她画出该实验完整的光路图____ __； （5）小丹同学虽测出了入射角和折射角，但苦于无法得知非特殊角的正弦值，不能准 确算出折射率，她利用实验室提供的圆规和刻度尺，以入射点 O 为圆心作圆，与入射 光线、折射光线分别交于 A、B 点，再过 A、B 点作法线 NN'的垂线，垂足分别为 C、D 点，如图所示，则玻璃的折射率 n=________（用图中线段的字母表示）。 12．某小组做测定玻璃的折射率实验，所用器材有：玻璃砖，大头针，刻度尺，圆规， 笔，白纸。 ① 下列说法正确的有_______； A．入射角越大，折射率的测量越准确 B．入射角越小，折射率的测量越准确 C．应选用粗的大头针完成实验 D．插在玻璃砖同侧的两枚大头针间的距离尽量大些 ② 该小组用同一套器材完成了四次实验，记录的玻璃砖界线和四个大头针扎下的孔洞 如下图所示，其中实验操作正确的是______。 A． C． B． D． ③ 该小组选取了操作正确的实验记录，在白纸上画出光线的径迹，以入射点 O 为圆心 作圆，与入射光线、折射光线分别交于 A、 B 点，再过 A、 B 点作法线 NN � 的垂线，垂 足分别为 C 、 D 点，如图所示，则玻璃的折射率 n  ______。（用图中线段 AC、BD 表 示） 13．用插针法测定玻璃砖折射率的实验，如图下所示 光线是由空气射入玻璃砖，根据测得的入射角和折射角的正弦值画出的图线如图所示， 从图线可知玻璃砖的折射率是___________。（保留两位有效数字） 14．（1）用“插针法”测定玻璃的折射率，如图丙所示，玻璃砖 4 个光学面 A、B、C、D。其中 A、C 两面相互平行，实验中对于入射面和出射面的选择，下列说 法正确的是___ A．只能选用 A、C 两面 B．不能选用 C、D 丙 C．既可以选用 A、C 两面，也可以选用 A、B 两面 （2）在完成“测定玻璃的折射率”的实验后，同学们对“插针法”的适用范围进行了讨论， 玻璃砖的形状如图丁所示，下列说法正确的是____ A．“插针法”只能用于测梯形玻璃砖的折射率 B．“插针法”只能用于测梯形玻璃砖和三角形玻璃砖的折射率 C．测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法” 15．某同学在做“测定玻璃折射率”的实验时已经画好了部分图线，如图甲所示，并在入 射光线 AO 上插上大头针 P1 、 P2 ，现需在玻璃砖下表面折射出的光线上插上 P3 和 P4 大 头针，便能确定光在玻璃砖中的折射光线。 P3 （1）确定 位置的方法正确的是______； A．透过玻璃砖， B．先插上 P4 P3 挡住 P2 的像 大头针，在靠近玻璃砖一侧 C．透过玻璃砖观察，使 P3 挡住 P1 、 P2 P3 挡住 P4 的位置 的像 （2）作出光线在玻璃砖中和出射后光线的光路图，并画出玻璃砖中光线的折射角 2 __ ____； （3）经过多次测量作出 sin 1  sin  2 的图像如图乙，玻璃砖的折射率为______；（保 留三位有效数字） （4）若该同学在确定 P4 位置时，被旁边同学碰了一下，不小心把 些，则测出来的折射率______；（填“偏大”、“偏小”或“不变”） P4 位置画的偏左了一 （5）该同学突发其想用两块同样的玻璃直角棱镜 ABC 来做实验，两者的 AC 面是平行 放置的，插针 P1 、 P2 的连线垂直于 AB 面，若操作无误，则在图中右边的插针应该是_ _____。 A． P3 P6 B． P3 P8 C． P5 P6 D． P7 P8 参考答案 1．A 【详解】 测定玻璃的折射率时，关键要确定入射光线和出射光线，由于当大头针遮挡住细激光束时， 大头针上会有耀眼光斑，所以只要用 1 根在入射光线上两个不同位置（相距较远）按下大 头针，就可以确定入射光线，同样，只要用 1 根在出射光线上两个不同位置（相距较远） 按下大头针，就可以确定出射光线，因此，小柯同学要完成图乙光路至少需要 1 根大头针。 故选 A。 2．C 【详解】 AB．不能用手抓光学面，不能把玻璃当尺子画线，故 AB 错误； C．移动玻璃砖应用手捏 A、D（或 B、C）所在的棱，故 C 正确； D．除平行的 AB、CD 所在的上下侧面，其它面也可测折射率，故 D 错误。 故选 C。 3．D 【详解】 玻璃的折射率 n sin �AOB AB 3   sin �DOC DC 2 则①错误，②正确； 测量玻璃折射率的原理是折射定律，与玻璃砖前后两面是否平行没有关系，所以若玻璃砖 前后两面并不平行，他测出的折射率不会受到影响，故③错误，④正确。 故选 D。 4．C 【